CN102679292A - 用于灯具的散热装置及包括该散热装置的led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于灯具的散热装置，包括基部，所述基部与热源作可导热连接；以及多个从所述基部延伸的间隔开的支柱，所述支柱围绕并限定一个中空的腔体，以致于所述腔体的侧周面上形成多个间隙。这种散热装置具有散热效果好、结构紧凑、体积小、重量轻、节约生产原料成本等优点。本发明还涉及包括这种散热装置的LED灯具。

Description

用于灯具的散热装置及包括该散热装置的LED灯具
技术领域
本发明涉及照明灯具领域。更具体地说，本发明涉及一种用于灯具的散热装置及包括所述散热装置的LED照明灯具，该散热装置的散热效率高，结构紧凑轻巧。
发明背景
LED作为一种具有巨大发展潜力的固体发光光源，以其寿命长、结构牢固、低功耗和外形尺寸灵活等优点受到人们越来越多的关注。近年来，LED灯具变得越来越便宜，因此逐渐取代传统的灯具应用在各种照明领域。但是，LED灯本身在工作时的发热量比较大，若这些热量无法及时地散发出去，则会使LED光源的温度逐渐升高，超出其稳定工作的温度范围，会大大影响LED光源的产品性能和使用寿命，故在一定程度上限制了LED灯在照明领域的应用范围。
人们提出了各种方法尝试解决LED灯具的散热问题。一般的做法是在LED灯具设置主动或被动式散热装置来冷却LED光源，以达到其较佳的工作温度。不过，对于被动式散热装置，为了提高散热效率，往往需要增大散热装置的尺寸以增大其散热面积，这使得LED灯具的体积增大，重量增加。采用主动式散热装置，例如风扇，虽然可以一定程度地降低散热装置的尺寸，但主动式散热装置也存在噪音大，耗电更高，而且容易积集灰尘。
目前，普遍采用的散热装置通常包括具有连续的侧周面的柱体和在该连续的侧周面上形成的多个散热片。LED光源产生的热量通过这些散热片以空气对流方式被带至空气中，同时也以辐射热量的方式而散发至周围的空气中。要增大散热面积，通常需要设置更多的散热片或者通过改进散热片的结构，以获得较好的散热效果。
例如，中国实用新型专利号ZL200720122176.X，名称为《一种LED灯的散热器及LED灯》的实用新型专利公开了一种包括若干散热片的散热器，所述散热器横截面中任一散热片的中心存在两点A、B，该两点与散热器横截面的中心点形成三角形。这种散热器的结构与直条齿状散热器相比，其散热面积增加，加快了散热速度。但是，这种散热器不但使用更多的材料来制造散热片，而且散热器的体积较大，导致LED灯变得很笨重。
另一项中国发明专利申请号201010177036.9，名称为《一种散热装置以及利用该散热装置的LED灯具》的发明专利申请公开了一种散热装置，该散热装置包括由柱形散热基体及设在散热基体四周的散热鳍片组成的散热体，以及具有中心通孔的气道，所述气道固定连接在散热体的一侧端面上，通孔垂直于散热体的端面，用于空气对流散热。这种散热装置由于采用了空气对流散热的气道结构，所以增加了散热体的散热效率。但是，气道结构的设置使得LED灯具的体积变得相当大，而且制造成本增加。
现有的LED灯具由于散热结构笨重而复杂，导致灯具的体积较大，制造工序繁复。因此，有需要对照明领域的LED灯具的散热装置作出改进，既能提高散热的效能，使灯具保持稳定的工作状态，又能实现结构紧凑和轻巧。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺点，提供一种新颖的散热装置，该散热装置能有效地解决LED灯具的散热问题，具有散热效果好、结构紧凑、体积小、重量轻、节约生产原料成本等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种用于灯具的散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：
基部，所述基部与热源作可导热连接；以及
多个从所述基部延伸的间隔开的支柱，所述支柱围绕并限定一个中空的腔体，以致于所述腔体的侧周面上形成多个间隙。
在本发明一实施例中，所述基部呈环状并具有第一端面，所述多个支柱从所述的第一端面垂直地或倾斜地延伸。在本发明的另一实施例中，所述环状基部具有第二端面，多个第二支柱从所述的第二端面垂直地或倾斜地延伸，所述第二支柱围绕并限定一个中空的第二腔体，以致于所述第二腔体的侧周面上形成多个间隙。
所述散热装置还包括设置在所述环状基部的内部的支承件，用于承载LED光源及固定所述LED光源的固定件。所述支承件与所述环状基部的内壁螺接、卡接或一体成型。
所述多个支柱的自由端可以稍微向内或向外弯曲，以便于抵靠在某一物体上，不会移动。
本发明另一方面还涉及一种LED灯具，包括至少一个LED光源、可插装在灯头座上并与电源连接的灯头、控制电路、和容纳所述控制电路的后盖，所述LED灯具还包括本发明的散热装置，所述LED光源与所述散热装置的基部作可导热接触，所述容纳了控制电路的后盖至少一部分接纳在由所述多个支柱限定的腔体内。
所述支柱的内表面与所述后盖的外表面之间相隔开至少1mm，使所述支柱与周围的冷空气作对流散热。
在本发明一优选实施例中，LED灯具为反射灯，散热器包括从基部的第一端面和第二端面分别延伸的多个间隔开的第一支柱和多个间隔开的第二支柱，所述第一支柱和所述第二支柱分别围绕限定中空的第一腔体和第二腔体。其中所述容纳了控制电路的后盖至少一部分接纳在第一腔体内，所述反光杯的至少一部分接纳在第二腔体内。较佳地，所述第二腔体的形状和尺寸做成与所述反光杯相配合，以致于所述反光杯完全地接纳在所述第二腔体内。所述第一支柱的内表面与所述后盖的外表面之间相隔开至少1mm，所述第二支柱的内表面与所述反光杯的外表面之间相隔至少1mm，使所述支柱与周围的冷空气作对流散热。
在本发明另一优选实施例中，所述灯具包括两个本发明的的散热装置，所述两个散热装置的基部固定连接在一起，并且两个散热器的支柱朝向相反。其中一个散热器的腔体用于接纳至少一部分后盖和控制电路，另一个散热器的腔体用于接纳至少一部分反光杯。所述散热器的支柱的内表面与所述反光杯和所述后盖的外表面之间相隔至少1mm。
所述散热装置可以包括一设置在所述基部的内部的支承件，所述LED光源安装在所述支承件上，或者所述LED光源固定在导热装置上，所述导热装置安装在所述支承件上。
较佳地，所述散热装置的支柱的自由端稍微向内或向外弯曲，以致于所述自由端抵靠在所述后盖的外表面上，保持固定不动。
散热装置由可导热材料制成，所述后盖由非导电材料制成。可导热材料可以选自铝、铝合金、陶瓷、导热塑料或石墨。非导电材料可以是塑料或玻璃。
由于本发明的散热装置中省去了现有散热器具有的连续侧周面的柱体及在侧周面上形成的散热片，采用了由多个间隔开的支柱围绕形成中空的腔体，该腔体具有多条间隙，有利于空气流通。具体地，散热装置的腔体内吸收了来自LED光源的热量的热空气会通过所述多条间隙扩散出去，冷空气又会随后进行补充，因此达到空气对流快速散热的目的，大大提高了散热效率。此外，这样的散热器结构简单，重量轻，体积小，节省了大量的原料成本。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1所示为本发明一实施例的散热装置的立体图。
图2所示为图1所示的散热装置的正视图。
图3所示为图1所示的散热装置的仰视图。
图4所示为图1所示的散热装置的俯视图。
图5所示为本发明第一实施例的LED灯的立体图。
图6所示为图5所示的LED灯的分解示意图。
图7所示为本发明第二实施例的LED反射灯的立体图。
图8所示为图7所示的LED反射灯的分解示意图。
具体实施方式
参照图1至图4，图中示出了作为本发明一优选实施例的散热装置100，所述散热装置100包括具有第一端面112和第二端面114的基部110，以及多个从所述基部110的第一端面112垂直地延伸的间隔开的支柱120。当然，所述支柱也可以从所述基部110的第一端面112倾斜地或者成曲线地延伸。在本实施例中，所述基部呈环状，所述支柱做成长方柱体。当然，所述基部和所述支柱可以是任何形状，例如所述支柱可以做成圆柱状。
如图所示，所述多个间隔开的支柱120围绕并限定一个中空的腔体122，所述腔体的由所述多个支柱构成的侧周面上形成多个间隙126。所述支柱的横截面面积和相邻两个支柱之间的间隙根据灯具的大小来确定。支柱的横截面面积最好不要太小，否则达不到较好的导热效果；此外，两个支柱之间的间隙也不要太小，否则会影响空气的流通和热对流效应。
支柱120的自由端124可以稍微地向内或向外弯曲，这样，当散热装置100安装在灯具时，自由端124可以抵靠抓紧在灯具的其他部件，使得散热器保持固定不动。这将在下文再作详细讨论。
作为一种变型，从所述基部110的第二端面114延伸出多个间隔开的第二支柱，所述第二支柱围绕并限定一个中空的第二腔体，以致于所述第二腔体的侧周面上形成多个间隙(图中未示出)。这种结构增加灯具设计的变化，可以根据实际需要或设计要求，将灯具的不同部件分别安装在散热装置的两个不同腔体内。
请参阅图1、图3和图4，散热装置100还包括设置在基部110的内部的支承件130，所述支承件130由底部132和自底部132延伸的凸台134组成。底部132可以与基部110的内壁螺接或卡接而固定在一起。当然，底部132和凸台134也可以做与基部110一体成型。凸台134的中心位置设有一个正方形凹陷区136，一或多个LED光源可以直接地固接在所述凹陷区136上。或者，一或多个LED光源固定在光源面板，再将该光源面板固定在所述凹陷区136上。另一种选择是，一或多个LED光源固定在光源面板，该光源面板固接在光源的导热装置上，再将该固接了LED光源的导热装置固定在所述凹陷区136上。这些已为本领域技术人员所知，此处不做详细描述。
散热装置的基部110、支柱120和支承件130都由可导热材料制造，例如铝、铝合金、陶瓷、导热塑料或石墨。这样，安装在凹陷区136的LED光源工作时产生的热量，将经过支承件130和基部110传导到支柱120，使支柱120发热，支柱120受热后使周围的空气变热。由于散热装置存在间隙126，热空气会通过所述多条间隙126扩散出去，当热空气扩散后冷空气又会随后补充，从而加速了空气的对流，增大了散热效果。
图5和图6示出了本发明第一实施例的LED灯200，所述LED灯200包括上面所述的散热装置100。LED灯200还包括玻璃泡210、LED光源220、后盖230和灯头240以及控制电路(未示出)。
玻璃泡210可以是透明的玻璃泡，也可以根据需要选用喷涂硅胶的玻璃泡、扭纹玻璃泡和磨砂玻璃泡等。灯头240可以根据需要设计为各种尺寸的灯头，如E14、E26、E27等。控制电路可以采用本领域已知的各种控制电路，这些都不为本发明的要点，本处不做详细描述。
LED光源220可以由一或多个LED芯片构成。在本实施例中，LED光源220由多个芯片LED组成，固定在光源面板250上。LED光源220和光源面板250可以点胶或任何已知的机械方式固定在一起。然后，将所述固定了LED光源220的光源面板250固定在散热装置的凹陷区136上。固定的方式可以采用任何本领域已知的任何其他方式，最好能够使二者形成良好的导热和散热效果，例如，可以利用粘性较强的散热油把二者粘结在一起。
后盖230由非导电材料例如玻璃或塑料制成，提供绝缘功能。后盖230包括具有接纳腔的壳体232，所述控制电路容纳在所述接纳腔内。一部分后盖230和控制电路一起接纳在散热装置100的由支柱围绕而成的中空腔体122内。在本实施例中，散热装置100的支柱120的自由端124稍微向弯曲，抵靠并抓紧在所述后盖230的呈梯形的下部的外表面上，使所述支柱120保持固定不动。
后盖230的壳体232的外表面与散热装置100的支柱120的内表面是相隔开的，较佳地相隔开至少1mm。藉此，在壳体232与支柱120之间限定了一个空间，所述空间更有利于空气的对流，使得热空气能够更快速地散发出去。
散热装置100的第二端面114与玻璃泡210可以采用任何本领域已知的任何方式接合在一起，例如卡接螺接或胶水。
光源面板250、散热装置100最好选用可导热的材料，例如铝、铝合金、陶瓷、导热塑料或石墨。
由于固定有LED光源的光源面板250紧贴在散热装置100的支承件130上，支承件130与散热装置的基部110形成导热连接，藉此将LED光源产生的热量传导到多个支柱120。在壳体232与支柱120限定的空间中的热空气通过多条间隙126快速地散发出去，冷空气又会随后补充，使得散热效果大大地提高，从而降低了LED光源的温度，有效地解决了LED灯具的散热问题。
图7和图8示出了本发明第二实施例的LED灯300，所述LED灯300是一种反射灯，包括散热装置370。LED灯300还包括玻璃片310、反光杯320、导热板330、LED光源380、后盖340、灯头350以及控制电路360。
玻璃片310是一个光滑的透光性好的玻璃片。在某些应用中，可以不设置玻璃片310。
LED光源380、反光杯320和导热板330的设计可以参照本申请人的另一项中国专利申请号200910002486.1的说明书，其全部内容纳入此处作为参考。
后盖340、灯头350和控制电路360可以参照上面第一实施例的描述，也可以根据需要作出各种变换，本处不做详细描述。
本实施例的散热器370是上面第一实施例的散热器100的一种变型。具体地，从散热器的基部的第一端面和第二端面分别延伸出多个间隔开的第一支柱372和多个间隔开的第二支柱374。所述第一支柱372围绕并限定中空的第一腔体，所述第二支柱374围绕并限定中空的第二腔体。
如图所示，第一支柱372限定的第一腔体为圆柱形，与上面描述的实施例一样，用于接纳一部分后盖340和容纳在后盖340内的控制电路360。同样地，后盖340的壳体的外表面与第一支柱372的内表面相隔开至少1mm，以利于空气的对流，使得热空气能够更快速地散发出去。
在本实施例中，第二支柱374的纵截面呈扇形，限定喇叭形的第二腔体。这是为了与喇叭形的反光杯320相配合，使得反光杯320完全地容纳在所述第二腔体内。在反光杯320的外表面与第二支柱374的内表面也是相隔开的，较佳地相隔开至少1mm。藉此，在反光杯320与第二支柱374之间限定了一个空间，所述空间增加空气的对流，加快热空气的散发。
固接有LED光源380和光源面板的导热板330通过反光杯320底部的通槽插入到所述反光杯内部，再固定在散热装置的支承件的凹陷区上。在本实施例中，导热板330设置成其中心垂直轴线与反光杯320的中心垂直轴线重叠。这种设计能够获得均匀的光量和较高的照明亮度。
本实施例将LED光源380及其光源面板与导热板330紧密地接触，导热板通过反光杯底部的通槽与散热装置的基部又连为一体，因此LED光源工作时产生的热量通过光源面板-导热板-散热装置的基部传导到第一支柱372和第二支柱374，使第一支柱372和第二支柱374发热，支柱受热后使周围的空气变热。由于第一支柱372和第二支柱374之间均存在间隙，热空气会通过所述多条间隙扩散出去，当热空气扩散后冷空气又会随后补充，从而加速了空气的对流。由于本实施例设置了第一支柱372和第二支柱374，相应地增大了散热效果，进一步降低了LED光源的温度。
根据本发明，另一种变型是LED灯具还包括两个如第一实施例所述的散热器100，该两个散热装置的基部固定连接在一起并且各自的支柱朝向相反，其中一个散热器的腔体用于接纳后盖和控制电路，另一个散热器的腔体用于接纳反光杯和导热板。
因此，本发明提供了一种灯具的散热装置，其腔体由多个间隔开的支柱围绕而成，省却了制备散热器柱体的大量原材料，而且结构简单紧凑、重量轻、体积小。采用这种散热装置的LED灯，不仅散热效果大大地加强，使LED光源的发光效率提高，而且使用寿命延长，体积也能做得很小。当散热装置的支柱的内表面与灯具的其他部件相隔开至少1mm时，该灯具的散热效果更佳。
虽然结合附图描述了本发明的几种较佳具体实施例，但本发明不应被限制于与以上的描述和附图完全相同的结构和操作。对本技术领域的技术人员来说，在不超出本发明构思和范围的情况下通过逻辑分析、推理或者有限的实验还可对上述实施例作出许多改进和变化，但这些改进和变化都应属于本发明要求保护的范围。

Claims (19)

1.一种用于灯具的散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：
基部，所述基部与热源作可导热连接；以及
多个从所述基部延伸的间隔开的支柱，所述支柱围绕并限定一个中空的腔体，以致于所述腔体的侧周面上形成多个间隙。
2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述基部呈环状并具有第一端面，所述多个支柱从所述的第一端面垂直地或倾斜地延伸。
3.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述环状基部具有第二端面，多个第二支柱从所述的第二端面垂直地或倾斜地延伸，所述第二支柱围绕并限定一个中空的第二腔体，以致于所述第二腔体的侧周面上形成多个间隙。
4.如权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括设置在所述环状基部的内部的支承件，用于承载光源及固定所述光源的固定件。
5.如权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述支承件与所述环状基部的内壁螺接、卡接或一体成型。
6.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述支柱的自由端稍微向内或向外弯曲。
7.一种LED灯具，包括至少一个LED光源、可插装在灯头座上并与电源连接的灯头、控制电路、后盖和容纳所述控制电路的后盖，其特征在于，所述LED灯具还包括如权利要求1至6中任何一项所述的散热装置，所述LED光源与所述散热装置的基部作可导热接触，所述容纳了控制电路的后盖至少一部分接纳在由所述多个支柱限定的腔体内。
8.如权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，所述支柱的内表面与所述后盖的外表面之间相隔开至少1mm。
9.如权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，所述散热器是权利要求3所述的散热器，所述灯具还包括反光杯，其中所述容纳了控制电路的后盖至少一部分接纳在由所述多个支柱限定的腔体内，所述反光杯的至少一部分接纳在所述第二支柱围绕并限定的第二腔体内。
10.如权利要求9所述的LED灯具，其特征在于，所述支柱的内表面与所述后盖的外表面之间相隔开至少1mm，所述第二支柱的内表面与所述反光杯的外表面之间相隔至少1mm。
11.如权利要求9所述的LED灯具，其特征在于，所述第二支柱的自由端稍微向内或向外弯曲，以致于所述自由端抵靠在所述反光杯的外表面上。
12.如权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，所述灯具还包括第二个如权利要求1至6中任何一项所述的散热装置和反光杯，其中所述两个散热装置的基部固定连接在一起并且朝向相反，所述反光杯的至少一部分接纳在所述第二个散热器的腔体内。
13.如权利要求12所述的LED灯具，其特征在于，所述第二个散热器的支柱的内表面与所述反光杯的外表面之间相隔至少1mm。
14.如权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，所述散热装置包括一设置在所述基部的内部的支承件，所述LED光源安装在所述支承件上。
15.如权利要求7所述的LED灯具，其特征在于，所述散热装置包括一设置在所述基部的内部的支承件，所述LED光源固定在导热装置上，所述导热装置安装在所述支承件上。
16.如权利要求7至15中任一项所述的LED灯具，其特征在于，所述支柱的自由端稍微向内或向外弯曲，以致于所述自由端抵靠在所述后盖的外表面上。
17.如权利要求7至15中任一项所述的LED灯具，其特征在于，所述散热装置由可导热材料制成，所述后盖由非导电材料制成。
18.如权利要求17所述的LED灯具，其特征在于，所述可导热材料为铝、铝合金、陶瓷、导热塑料或石墨。
19.如权利要求17所述的LED灯具，其特征在于，所述非导电材料是塑料或玻璃。
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